原理基础知识介绍

5/27/2020,WDM原理基础知识,课程内容,第一章波分复用技术概述第二章WDM的传输媒质第三章DWDM的关键技术第四章WDM系统受限因素第五章典型组网信号流,Page2,把不同波长的光信号复用到同一根光纤中进行传送，这种方式我们把它叫做波分复用（WavelengthDivisionMultiplexing）。,WDM的概念,稀疏波分复用（CWDM）：波长间隔大，一般为20nm密集波分复用（DWDM）：波长间隔小，小于等于0.8nm,Page3,WDM典型模型,Page4,WDM典型模型,Page5,课程内容,第一章波分复用技术概述第二章WDM的传输媒质第三章DWDM的关键技术第四章WDM系统受限因素第五章典型组网信号流,Page6,常规光纤损耗随波长变化曲线图,波长不同，损耗不同1380nm附近由于氢氧根粒子吸收，光纤损耗急剧加大，俗称水峰ITU-T将单模光纤在1260nm以上的频带划分了O、E、S、C、L、U几个波段容易看出，在这6个波段中，C波段和L波段损耗最小,Page7,WDM中信号光窗口范围,因为C波段和L波段这两个传输窗口的传输衰耗最小，所以DWDM系统中信号光选择在C波段和L波段。粗波分由于传输距离短，衰耗并非主要限制因素，所以CWDM系统中信号光跨越多个波段（13111611nm）。,Page8,光纤中的色散特性,光脉冲中的不同频率或模式在光纤中的群速度不同，因而这些频率成分和模式到达光纤终端有先有后，使得光脉冲发生展宽，这就是光纤的色散。,光纤中的色散可分为模式色散、色度色散、偏振模色散：模式色散也称为模间色散，模式色散主要存在于多模光纤中；色度色散（CD）也称为模内色散，可以分为材料色散和波导色散；偏振模色散（PMD）是由于信号光的两个正交偏振态在光纤中有不同的传播速度而引起的，偏振模色散是由随机因素产生的，因而其为一随机量，难补偿；色度色散系数就是单位波长间隔内光波长信号通过单位长度光纤所产生的时延差，用D表示，单位是ps/nm.km。偏振模色散系数则用PMDQ来表示，单位是ps/km（n为1/2）,Page9,从本质上讲，所有介质都是非线性的，只是一般情况下非线性特征很小，难以表现出来。当光纤的入纤功率不大时，光纤呈现线性特征，当光放大器和高功率激光器在光纤通信系统中使用后，光纤的非线性特征愈来愈显著；单模光纤的非线性效应一般可以分：受激非弹性散射（受激拉曼散射SRS、受激布里渊散射SBS）、克尔效应（自相位调制SPM、交叉相位调制XPM、四波混频FWM）,注意：非线性效应一旦产生，就无法消除或补偿，必须尽量防止非线性效应的产生！使用模场直径大的光纤，可以降低通过光纤的功率密度，可以抑制非线性效应的产生。最主要我们可以通过降低入纤光功率、采用大有效面积光纤等来防止非线性效应的发生。非线性效应与色散相关，色散并不是越小越好。,单模光纤的非线性效应,Page10,课程内容,第一章波分复用技术概述第二章WDM的传输媒质第三章DWDM的关键技术第四章WDM系统受限因素第五章典型组网信号流,Page11,DWDM系统的关键技术,光放大器,光监控技术,光源/光电检测器,监控信道,合波分波技术,Page12,DWDM光源技术,DWDM系统的光源具有两个最突出的特点：1、比较大的色散容限值；2、标准而稳定的波长；因此选择半导体激光器（LD）作为光源。对于应用于高速光纤通信系统中LD光源，又分为多纵模（MLM）激光器和单纵模（SLM）激光器两类。,MLM,SLM,Page13,光电检测器,光电检测器的作用是把接收到的光信号转换成相应的电信号。半导体光检测器主要有两类：PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）。,PIN管由于其灵敏度比较低（一般为-20dBm左右）、过载点比较高（一般为0dBm左右）适用于短距离传送。APD管由于其灵敏度比较高（一般为-28dBm左右）、过载点比较低（一般为-9dBm左右），适用于长距离传送。较高的反向偏压以及较强的输入光信号都可能导致反偏电流过大，使APD管被反向击穿。因此在现场需要注意操作规范：1、使用OTDR表等能输出大功率光信号的仪器对光路进行测量时，注意将对端通信设备与光路断开，一面强光损坏接收机。2、保证输入光功率不超过器件允许的最大值，单板自环时注意加适当的衰减器。3、不能采用将光纤连接器插松的形式来代替光衰减器。,Page14,放大器,Page15,合波器与分波器,Page16,目前最常用的有三种器件：耦合型、介质膜型、AWG型。,耦合型,介质膜型,AWG型,合波器与分波器,Page17,监控技术,DWDM对光监控信道有以下要求：光监控通道不限制光放大器的泵浦波长；光监控通道不限制两个光线路放大器之间的距离；光监控通道不限制未来在1310nm波长的业务；线路放大器失效时光监控通道仍然可用；,Page18,典型OSC信息的帧结构,监控通路的2Mbit/s系统物理接口应符合G.703要求。其帧结构和比特率符合G.704的规定：,Page19,ESC技术,波分产品以前对网元进行操作、管理和维护（OAM）都是采用专用的监控信道单板OSC实现。随着技术的发展，从降低产品成本的角度出发，人们提出了利用固定帧结构业务中的开销字节进行DCC通信的思路，直接通过OTU单板的对接实现网元间的通信，这就是电监控信道（ESC）。ESC是采用随路的方式，即监控信息随主业务信号一起传送，到对端再将他们分离，这种方式不再另外占用波长资源。从单板的实现原理上ESC可以细分为两种：固定帧格式DCC、调顶DCC。固定帧结构DCC又可以分为固定SDH帧结构DCC和基于G.709帧结构GCC两种。,降成本方案,Page20,课程内容,第一章波分复用技术概述第二章WDM的传输媒质第三章DWDM的关键技术第四章WDM系统受限因素第五章典型组网信号流,Page21,DWDM系统受限因素,四大受限因素：衰耗、色散（色度色散和偏振模色散）、信噪比、非线性。其中衰耗用放大器解决，已不是主要问题40G对光纤传输提出了更加严格的要求，在同等物理条件下与DWDM10G传输系统相比，40G有如下限制：信噪比（OSNR）劣化4倍（6dB）、色度色散容限降低16倍、偏振模色散（PMD）劣化4倍、非线性效应变得更加明显,Page22,提高系统的OSNR：1、采用低噪声前置光放大器+高增益功率光放大器；2、采用拉曼放大器，使之与EDFA配合使用，降低NF；,降低系统的OSNR的容限：1、采用前向纠错技术FECorEFECorAFEC2、使用特殊码型技术,如何提高信噪比裕量,Page23,目前降低光纤色度色散的影响主要是采用色散补偿补偿模块对光纤中的色散累积进行补偿。色散补偿主要有两种方式：1、一种是色散补偿光纤（DCF，DispersionCompensationFiber）法；2、一种是色散补偿光栅法，即啁啾光纤光栅(CFG，ChirpedFiberGrating)法；DWDM系统目前采用DCF来进行色散补偿,色散补偿技术,Page24,课程内容,第一章波分复用技术概述第二章WDM的传输媒质第三章DWDM的关键技术第四章WDM系统受限因素第五章典型组网信号流,Page25,华为波分网络单元类型,按用途可分为：,光终端复用设备(OTM)光线路放大设备(OLA)光分插复用设备(OADM)电中继设备(REG),下面以BWS1600G设备为例，介绍组网信号流。,Page26,组网类型介绍,SDH,OTM,OLA,OLA,OTM,SDH,点到点组网：,Page27,组网类型介绍,环行组网：,Page28,1600G组网示意图,DMX,DMX,DMX,DMX,OTU,L,OTU,L,OTU,OTU,C,MUX,MUX,MUX,OTU,L,OTU,C,OTU,OTU,SC1,ITL,ITL,ITL,SC1,SC2,SC2,OADM,OADM,FIU,OTM,OLA,OADM,OTM,C,L,FIU,FIU,FIU,FIU,FIU,C,MUX,ITL,CBandModule,50GHz,50GHz,50GHz,50GHz,新的系统结构只采用C波段模块，增加一级25GHz波长间隔的Interliver，放弃了昂贵的L波段器件，支持模块